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<p><b>Neue Seite</b></p><div>[[Datei:Physcomitrella knockout mutants.JPG|mini| ''' ''Physcomitrella patens'' Wildtyp (A) und daraus hergestellte Knockout-Moose (B–D).''' Abweichende Phänotypen in Knockout-Mutanten. ''Physcomitrella'' Wildtyp und transformierte Pflanzen wurden auf Minimalmedium (engl. ''knop medium'') angezogen, um Differenzierung und [[Gametophor]]en zu induzieren. Je Pflanze ist eine Übersicht (obere Reihe, Größenbalken: 1 mm) und eine Nahaufnahme (untere Reihe, Größenbalken: 0,5 mm) gezeigt. A, Haploide Wildtyp-Moos-Pflanze, die komplett mit Gametophoren bedeckt ist, sowie eine Nahaufnahme eines Blättchens. B–D, Verschiedene Mutanten.<ref>Egener et al. (2002): High frequency of phenotypic deviations in Physcomitrella patens plants transformed with a gene-disruption library. BMC Plant Biology 2, 6. {{DOI|10.1186/1471-2229-2-6}}</ref>]]<br />
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Ein '''Knockout-Moos''' ({{enS|knockout}} „außer Gefecht setzen“) ist eine [[Moose|Moospflanze]], bei der mit einer zielgerichteten genetischen Veränderung, dem sogenannten [[Gene-Targeting]], spezifisch ein oder mehrere [[Gen]]e ausgeschaltet wurden ([[Gen-Knockout]]). Durch den Verlust eines spezifischen Gens verliert das Knockout-Moos die durch dieses Gen kodierte Eigenschaft. Durch den Verlust kann man nun auf die Funktion des ausgeschalteten Gens schließen. Diese wissenschaftliche Vorgehensweise nennt man [[reverse Genetik]], da der Forscher ausgehend von einem Gen dessen Funktion aufklären will. In der klassischen [[Genetik]] hingegen geht der Forscher von einem [[Phänotyp]] aus und sucht das mutierte Gen. Knockout-Moose haben eine Bedeutung in der biologischen [[Grundlagenforschung]] und in der [[Biotechnik]].<br />
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== Wissenschaftlicher Hintergrund ==<br />
Die gezielte Veränderung bzw. das gezielte Ausschalten von Genen beruht auf der Integration eines kurzen [[DNA|DNS]]-Stranges an einer genau bestimmbaren Position im [[Genom]] der Wirtszelle. Hierzu muss das DNS-Stück so konstruiert worden sein, dass es an seinen beiden Enden identisch mit dem [[Genlocus]] ist. Dann wird diese DNS sehr effizient über [[Homologe Rekombination]] an diesem Genort integriert. Nach diesem Prinzip werden auch [[Knockout-Maus|Knockout-Mäuse]] hergestellt.<br />
Bisher ist diese Methode der gezielten Genveränderung, die in der Fachsprache Gene-Targeting (englisch ''gene targeting'') heißt, bei [[Pflanzen]] nur bei dem [[Laubmoos]] ''[[Physcomitrella patens]]'' etabliert, da hier die Effizienz der Homologen Rekombination um mehrere Größenordnungen höher als in [[Samenpflanzen]] ist.<ref>[[Ralf Reski]] (1998): [[Physcomitrella patens|Physcomitrella]] and [[Arabidopsis]]: the David and Goliath of reverse genetics. In: Trends in Plant Science. 3:209-210. {{doi|10.1016/S1360-1385(98)01257-6}}</ref><br />
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== Methode ==<br />
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Um Gene gezielt in Moosen zu verändern, wird das DNS-Konstrukt mit [[Protoplast]]en und mit [[Polyethylenglykol]] inkubiert. Da Moose [[Haploidie|haploide Organismen]] sind, können regenerierende Moosfilamente ([[Protonema|Protonemen]]) direkt auf Gene-Targeting überprüft werden, so zum Beispiel innerhalb von nur 6 Wochen mithilfe von [[Polymerase-Kettenreaktion|PCR]]-Methoden.<ref>A. Hohe, T. Egener, J. M. Lucht, H. Holtorf, C. Reinhard, G. Schween, R. Reski: ''An improved and highly standardised transformation procedure allows efficient production of single and multiple targeted gene-knockouts in a moss, Physcomitrella patens.'' In: ''Current genetics.'' Band 44, Nummer 6, Januar 2004, S.&nbsp;339–347, {{DOI|10.1007/s00294-003-0458-4}}, PMID 14586556.</ref><br />
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== Beispiele ==<br />
=== Plastidenteilung ===<br />
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Die erste wissenschaftliche Veröffentlichung zur Funktionsaufklärung eines bisher unbekannten Gens mithilfe eines Knockout-Mooses wurde 1998 von [[Ralf Reski]] und Mitarbeitern vorgelegt. Durch einen Knockout des [[ftsZ]]-Gens gelang ihnen die erste funktionelle Identifizierung eines für die Teilung von [[Organell]]en in [[Eukaryoten]] wichtigen Proteins.<ref>R. Strepp, S. Scholz, S. Kruse, V. Speth, R. Reski: ''Plant nuclear gene knockout reveals a role in plastid division for the homolog of the bacterial cell division protein FtsZ, an ancestral tubulin.'' In: ''[[Proceedings of the National Academy of Sciences]].'' Band 95, Nummer 8, April 1998, S.&nbsp;4368–4373, PMID 9539743, {{PMC|22495}}.</ref><br />
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=== Proteinmodifikationen ===<br />
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Durch Knockout mehrerer Gene wurden ''Physcomitrella''-Pflanzen hergestellt, denen die pflanzenspezifische [[Glykosylierung]] von Proteinen, eine bedeutende post-transkriptionelle Modifikation, fehlt. Diese Knockout-Moose werden zur Herstellung komplexer [[Biopharmazeutikum|Biopharmazeutika]] ([[Molecular Pharming]]) in [[Moosbioreaktor]]en eingesetzt.<ref>A. Koprivova, C. Stemmer, F. Altmann, A. Hoffmann, S. Kopriva, G. Gorr, R. Reski, E. L. Decker: ''Targeted knockouts of Physcomitrella lacking plant-specific immunogenic N-glycans.'' In: ''Plant biotechnology journal.'' Band 2, Nummer 6, November 2004, S.&nbsp;517–523, {{DOI|10.1111/j.1467-7652.2004.00100.x}}, PMID 17147624.</ref><br />
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=== Mutantenkollektion ===<br />
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In Kooperation mit der Firma [[BASF]] haben [[Ralf Reski]] und Mitarbeiter eine Mutantenkollektion von Knockout-Moosen erstellt, die der Genidentifizierung dient.<ref>Tanja Egener, José Granado u.&nbsp;a.: ''High frequency of phenotypic deviations in Physcomitrella patens plants transformed with a gene-disruption library.'' In: ''BMC Plant Biology.'' 2, S.&nbsp;6, {{DOI|10.1186/1471-2229-2-6}}.</ref><ref>[https://www.seedquest.com/News/releases/europe/Basf/N1462.htm Pflanzenbiotechnologie: BASF und Uni Freiburg arbeiten zusammen]</ref><br />
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== Einzelnachweise ==<br />
<references /><br />
<br />
== Literatur ==<br />
* Wolfgang Frank und Ralf Reski (2007): [https://www.biospektrum.de/blatt/d_bs_pdf&_id=932114 Hochdurchsatzanalysen im Laubmoos Physcomitrella patens]. Biospektrum Sonderheft zur Biotechnica, 38–39.<br />
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== Siehe auch ==<br />
<br />
* [[Gene-Targeting]]<br />
* [[Knockout-Maus]]<br />
* ''[[Physcomitrella patens]]''<br />
<br />
[[Kategorie:Biologische Untersuchungsmethode]]<br />
[[Kategorie:Gentechnisch veränderter Organismus]]<br />
[[Kategorie:Molekularbiologie]]</div>imported>Kalorie